烟气换热器及其在燃煤电厂烟气治理中的作用

烟气换热器及其在燃煤电厂烟气治理中的作用

杨涛

西安益通热工技术服务有限责任公司杨涛710000

摘要:在烟气协同进行治理使用的技术中，将低温状态下的电除尘当作其核心部分，烟气换热器内部的烟温减小，对其中颗粒的团聚发挥出了推动作用，与电除尘器和湿法进行配合实现脱硫操作，能够经济并且高效地完成燃煤类型电厂当中对烟尘进行超低排放的要求，拥有相对优质的使用前景。

关键词:烟气换热器；烟气治理；作用

引言:

由于我国节能减排这项政策重视程度不断提高，特别是在2014年政府颁布出燃煤电厂当中烟气最低排放标准后，将烟气换热器使用到对燃煤电厂当中的烟气问题的治理中，有着十分显著的作用。

一、研究背景

国内燃煤类型的电厂对于烟气进行超低排放以及节能优化的相关政策目前已经全面开展。2014年9月12日，以国家层面颁布了燃煤类型电厂内部烟气进行超低排放的相关政策；2015年12月11日，要求至2020年，我国全部有优化能力的电厂，力求做到超低排放的要求[1]。

二、烟气换热器

（一）分类介绍

1.按照其温度区间值能够将其划分成三种类型，第一种是高温类型的烟气换热器(温度大于等于450℃)；第二种是中温类型的烟气换热器(温度在220℃～450℃区间之内)；第三种是低温类型的烟气换热器(温度小于等于220℃)；

2.按照换热在使用介质方面存在的差异，能够将其划分成烟气—烟气类型的换热器、烟气—蒸汽类型的换热器以及烟气——水换类型的热器等；

3.按照换热器使用翅片型式的差异，能够将其划分成针类型翅片管换热器、螺旋类型翅片管换热器以及H类型翅片管换热器等。在这三类换热器当中，第一以及第二类换热器极易出现积灰问题，第三类换热器具备抵御积灰问题的性能、抵御磨损问题的性能极佳。另外，还拥有相对优质的自清灰功能，其具备的传热性能极佳。

（二）低温段烟气换热器

这类换热器最早出现在日本相关文献报道中，就是GGH换热器，其英文名称是GasGasHeater，主要将其设置在电除尘器以前，把烟气温度减小到烟气酸露点下放区域，随后把热量使用到加热烟囱以前的烟气中，提高排烟温度，按照换热器结构中的差异能够将其划分成两类，第一类是分离封闭形式的烟——烟换热器；第二类是旋转再热形式的烟——烟换热器。

按照低温段烟气换热器设置区域存在的差异能够将其划分成两类，第一类是烟气类型的冷却器；第二类是烟气类型的再热器。将前者设置到空预器后方位置、电除尘器前方位置，另外，还能够将其安装在除尘器以及脱硫塔的中间位置。借助锅炉进行排烟过程中的余热对凝结水以及循环水进行加热处理，还能够对另外工质减小排烟过程中温度的一种换热器；将后者设置到脱硫塔后方、烟囱的前方位置，借助在烟气冷却器中对热量进行吸收后的循环水，还有另外工质使用加热湿方式脱硫设备以后，净烟气使用的一种换热器。

最近这些年以来，由于材料技术的持续、飞速发展，将金属材质的换热器剔除在外以后，氟塑料材质的换热器同时也慢慢地使用到项目当中。这项技术借助于氟塑料(其中包括PTFE以及PFA等)材质将ND钢替换掉，氟塑料材质的换热器处于温度不超过200℃的环境中，多种类型强腐蚀性介质进行换热处理，比如醋酸、硫酸、苛性介质以及拥有很大腐蚀性的氯化物产生的溶液实施冷却或是加热操作。

三、典型技术路线和布置方式介绍

（一）布置方式介绍

联系相关文献资料、开展调研工作和现存的项目经验，对于低温环境中烟气换热器使用到对烟气内部存在的污染物进行治理使用的布置方式进行归纳，主要能够划分成两类，其示意图分别是下图1以及下图2。在这两条技术路线内，若是不对烟气再热器进行设置，此时，烟气冷却器位置当中的换热量根据图1当中①的指示，重新回收到汽机内部的回热系统中；而若是对烟气再热器进行设置，则烟气冷却器位置当中的换热量根据图1当中②的指示，转回到烟气再热器当中。

（二）技术路线介绍

对于第一条技术路线(图1)来讲，就是将低低温状态下的电除尘技术当做其中的核心部分。对烟气问题进行协同治理的这项技术，属于现在使用的一种主要布置方式。这项技术经过减小电除尘器入口位置上的烟气温度，将其降低到酸露点下方，减小飞灰比产生的电阻，同时对飞灰本身的性质进行优化，提升电场使用的击穿电压，降低烟气的实际排放量。上述提到的这些转变，全部能够在很大程度上让电除尘器自身进行除尘的工作效率提高，另外，若是将热量使用到汽机回热系统内，当作一级状态的低加进行应用，能够达成对热量进行回收的目的，减小电厂当中的煤耗问题[3]。

图1第一条技术路线示意图

图2第二条技术路线示意图

四、烟温减小对于颗粒团聚发挥出的推动作用

若是烟气自身的温度处于不超过酸露点的状态，烟气内部的气态SO3会变冷，同时对烟气内部包含的水分进行吸收，转变为硫酸雾滴。硫酸属于一类拥有强大吸水性能的物质，若是粉尘颗粒的表层区域吸附有硫酸雾滴，能够高效地加大飞灰颗粒自身具备的吸湿性，会不断地吸收烟气内部存在的水分，最终增加颗粒表面区域的粘性。若是两个飞灰颗粒的表面区域之间产生的液膜存在互相接触的情况，表面区域的张力能够转变为“液桥”，把两颗粒紧紧“拉”到一块，高效地实现团聚目的。上述提到的流程，就是处于低温情况下开展工作时，飞灰颗粒进行团聚的整个过程。

为了对整个分析工作进行简化，利用商业使用的CFD软件开展工作，将2d—LES这一湍流模型引入，使用离散相模型(DPM)对于烟气内颗粒开展运动的具体轨迹进行计算，使用颗粒群平衡模型(PBM)对于颗粒实现的团聚现象进行计算。颜色存在差异代表的是颗粒本身的粒径尺寸有偏差，红颜色的这类颗粒本身的粒径尺寸大，蓝颜色的这类颗粒本身的粒径尺寸小，所有粒径尺寸的颗粒实际进行运动期间，其速度大小以及运动方向存在十分显著的差异，运行轨迹存在的交叉度极高。另外，还有十分显著的局部区域的富集效应，为后期的颗粒团聚提供一定的有力条件[4]。

五、结束语

结合上文所论述的内容，在对燃煤类型的电厂排放的烟气进行治理期间，烟气换热器在其中发挥的作用在不断提升，特别是针对在烟气协同进行治理使用的这项技术中，将低温状态下的电除尘当作其核心部分，在实际使用时有着十分显著的优势。

参考文献：

[1]田鑫,胡清,孙少鹏,etal.氟塑料换热器技术在燃煤电厂的应用现状及前景分析[J].发电与空调,2015(5).

[2]韩宇,徐钢,杨勇平,etal.燃煤电站清洁高效协同的烟气余热深度利用优化系统[J].动力工程学报,2015,35(8):674-680.

[3]孟银灿,徐钢.燃煤锅炉烟气余热换热器故障分析和处理[J].科技与创新,2016(13):142-143.

[4]丁得龙.燃煤电厂管式烟气换热器的材质选择与设计[J].资源节约与环保,2017(12):1-1.